(57)【要約】【課題】  多様な通信サービスが提供されるネットワークにおいて、パケット中継区間で各サービスの要求を損なうことなくパケット転送できるパケット中継装置および通信帯域制御方法を提供する。【解決手段】  トラフィックが集中するトンネル（ＴＮ１〜ＴＮ３）の出側エッジノード（ＬＮＳ２０）で、各トンネル内に多重化される各セッションに使用帯域を割り当て、これをトンネル入側エッジノード（ＬＡＣ１０）へ通知し、トンネル入側エッジノードが、パケットの送信元となる宅内ルータ（３０）または端末装置（４０）に割当て帯域を通知する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ネットワークを介して複数の通信ノードと接続され、各通信ノードとの間で、トンネリングプロトコルによってカプセル化されたパケットを送受信し、第１ネットワークからの受信パケットをデカプセル化して第２ネットワークに中継するパケット中継装置であって、
上記第１または第２ネットワークの入力回線に接続された複数の入力回線インタフェース部と、上記第１または第２ネットワークの出力回線に接続された複数の出力回線インタフェース部と、制御部と、上記制御部、入力回線インタフェース部、出力回線インタフェース部を接続するパケット転送部とを有し、
上記制御部が、上記各通信ノードとの間に設定されたトンネル内に多重化されるセッション毎に、ユーザパケットが利用するサービス種類に応じた割当て帯域を決定し、該割当て帯域を各セッションと対応する通信ノードに通知することを特徴とするパケット中継装置。
【請求項２】
前記制御部が、各通信ノードとの間に形成されたトンネル毎に、該トンネル内に多重化された各セッションの割当て帯域を記憶するセッション管理テーブルを有し、上記セッション管理テーブルを参照して、新たなセッションへの帯域割当ての可否を判断することを特徴とする請求項１に記載のパケット中継装置。
【請求項３】
前記制御部が、前記複数の入、出力回線インタフェース部のうちの１つを介してユーザ管理サーバと接続され、上記ユーザ管理サーバから、各セッションのユーザ識別子と通信サービス種類との組合せによって決まる優先度情報を取得し、該優先度情報に応じて新たなセッションに割り当てるべき帯域を補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパケット中継装置。
【請求項４】
前記制御部が、前記複数の入、出力回線インタフェース部のうちの１つを介してユーザ管理サーバと接続され、上記ユーザ管理サーバから、各セッションのユーザ識別子と通信サービス種類との組合せによって異なる優先度情報を取得し、該優先度情報をセッション識別子と対応付けて前記セッション管理テーブルに記憶しておき、前記第２ネットワークの出力回線の空き帯域が、前記通信サービス種類に応じて決定した割当て帯域よりも少ない場合、前記セッション管理テーブルが示す各セッションの割当て帯域を優先度情報に応じて調整することにより、新たなセッションに必要な空き帯域を確保することを特徴とする請求項２に記載のパケット中継装置。
【請求項５】
前記制御部が、前記優先度情報を前記割当て帯域と共に各セッションと対応する通信ノードに通知することを特徴とする請求項３または請求項４に記載のパケット中継装置。
【請求項６】
前記制御部が、新たなセッションが設定された時、該セッションのユーザパケットが送信される前に、上記ユーザパケットが利用するサービス種類に応じた割当て帯域を決定し、該割当て帯域を上記セッションと対応する通信ノードに通知することを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載のパケット中継装置。
【請求項７】
前記制御部が、新たなセッションが設定された時、該セッションのユーザパケットが送信される前に、該セッションの設定要求元となった通信ノードからユーザ識別子と通信サービス種類を取得し、前記ユーザ管理サーバから上記ユーザ識別子と通信サービス種類との組合せに対応した優先度情報を取得することを特徴とする請求項３〜請求項５の何れかに記載のパケット中継装置。
【請求項８】
前記制御部が、新たなセッションを利用する最初のユーザパケットの受信時に、該セッションで利用する通信サービス種類に応じて割当て帯域を決定し、割当て帯域を上記セッションと対応する通信ノードに通知することを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載のパケット中継装置。
【請求項９】
前記第１ネットワークに接続された各入力回線インタフェース部が、新たなセッションを利用する最初のユーザパケットの受信時に、該ユーザパケットのヘッダからトンネル識別子と、セッション識別子と、サービス種類を特定するための少なくとも１つの特定ヘッダ情報項目と抽出し、これらの識別子と特定ヘッダ情報項目、または上記トンネル識別子とセッション識別子によって特定されたユーザ識別子と上記特定ヘッダ情報項目を前記制御部に通知するための手段を備え、
前記制御部が、上記入力インタフェース部からの受信情報、または該受信情報によって特定されたユーザ識別子とサービス種類を前記ユーザ管理サーバに通知し、該ユーザ管理サーバから前記優先度情報を取得することを特徴とする請求項８に記載のパケット中継装置。
【請求項１０】
前記第１ネットワークが、ＩＳＰ網である第２ネットワークにユーザ端末を接続するためのアクセス網であり、前記各通信ノードが、複数のユーザ端末を上記アクセス網に収容するためのアクセス網エッジノードであることを特徴とする請求項１〜請求項９の何れかに記載のパケット中継装置。
【請求項１１】
前記第１ネットワークが複数の私設網を相互接続する中継網であり、前記第２ネットワークが上記第１ネットワークに接続された私設網のうちの１つであり、前記各通信ノードが、それぞれ私設網内の複数のユーザ端末を上記中継網に接続するための私設網エッジノードであることを特徴とする請求項１〜請求項９の何れかに記載のパケット中継装置。
【請求項１２】
ユーザ網を介して複数のユーザ端末と接続された第１通信ノードと、それぞれインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）網に接続された複数の第２通信ノードとからなり、上記第１通信ノードが、上記各第２通信ノードとトンネリングプロトコルによりカプセル化パケットを送受信する通信ネットワークにおける通信帯域制御方法であって、
上記各第２通信ノードが、ＩＳＰ網との接続回線が有する帯域に応じて、トンネル毎に利用可能な最大帯域を決定して、上記第１通信ノードに通知し、
上記第１通信ノードが、上記最大帯域の範囲内で、各トンネルに多重化される各セッションに帯域を割り当て、セッション毎にユーザパケットの帯域を制御することを特徴とする通信帯域制御方法。
【請求項１３】
前記第１通信ノードが、ユーザパケットが利用する通信サービス種類に応じた帯域を各セッションに割り当てることを特徴とする請求項１２に記載の通信帯域制御方法。
【請求項１４】
前記第１通信ノードが、トンネル識別子と対応して、第２通信ノードから割り当てられた最大帯域と、それぞれセッション識別子をもつ複数のセッション情報レコードとを記憶する管理テーブルを備え、上記各セッションレコードが、サービス種類と、セッションに割り当てられた使用帯域とを示し、
該第１通信ノードが、上記管理テーブルを参照して、ユーザパケットが利用する通信サービス種類に応じた帯域を各セッションに割り当てることを特徴とする請求項１３に記載の通信帯域制御方法。
【請求項１５】
前記第２通信ノードが、ＩＳＰ網のユーザ管理サーバから、各セッションのユーザ識別子と通信サービス種類との組合せによって決まる優先度情報を取得し、該優先度情報を前記第１通信ノードに通知し、
上記第１通信ノードが、上記第２通信ノードから通知された優先度情報に応じて、新たなセッションに割り当てるべき帯域を補正することを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の通信帯域制御方法。
【請求項１６】
前記第２通信ノードが、ＩＳＰ網のユーザ管理サーバから、各セッションのユーザ識別子と通信サービス種類との組合せによって決まる優先度情報を取得し、該優先度情報を前記第１通信ノードに通知し、
前記第１通信ノードが、上記第２通信ノードから通知された優先度情報をセッション識別子と対応付けて前記管理テーブルに記憶しておき、各トンネルの空き帯域が、前記通信サービス種類に応じて決定した割当て帯域よりも少ない場合、前記管理テーブルが示す各セッションの割当て帯域を優先度情報に応じて調整することにより、新たなセッションに必要な空き帯域を確保することを特徴とする請求項１４に記載の通信帯域制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パケット中継装置および通信帯域制御方法に関し、更に詳しくは、複数ノードからなる網を経由するパケット通信の品質保障に適したパケット中継装置および通信帯域制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータを利用する通信環境の整備が進んでいる。現在、世界的に利用されているＩＰ（Internet Protocol）は、ＯＳＩ参照モデルの網層に相当する通信プロトコルであり、端末及び中継ノード装置の回線インタフェース部に設定されたＩＰアドレスによって、各装置を識別する。通常、管理単位となるＡＳ（Autonomous System）毎に網設定が行われ、これらの管理単位網を相互に接続することによって、世界規模の広範囲の網が構築される。
【０００３】
現在、キャリア（ＩＳＰ：Internet Service Provider）によるインフラストラクチャの提供サービスは、企業を対象とする回線提供サービスと、個人ユーザを対象とするＩＳＰの接続サービスに大別できる。企業向けの主要な回線提供サービスは、例えば、従来のＡＴＭ（Asynchronous Transfer mode）網やフレームリレー網等の専用線を利用したサービスから、コスト的に有利となるＩＰ網上のＶＰＮ（Virtual Private Network）を利用したサービスに移行しつつある。一方、個人ユーザ向けの網接続サービスでは、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）に代表されるＤＳＬ（Digital Subscriber Line）技術の進歩による帯域幅の拡大に伴って、データ転送容量およびユーザ数が飛躍的に増大している。また、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）の普及によって、網環境が個人ユーザの生活基盤として整備されつつある。
【０００４】
上述した企業向け及び個人向け網サービスでは、ユーザサイト間（ユーザ端末間またはユーザ端末とサーバ間）を相互接続するパケット中継サービスが主流となる。パケット中継網では、トンネリングと呼ばれるパケット転送技術が利用される。ここで、トンネリングとは、受信したＩＰパケットに別のヘッダ（カプセル化ヘッダ）を追加（カプセリング）し、カプセル化ヘッダが示す情報に基づいて、パケットを転送する仕組みを意味している。トンネリングは、ＩＳＰ網において、外部網からの受信したデータパケットを別の外部網に中継するインフラストラクチャ提供サービスに有効な通信技術である。
【０００５】
ＩＰ−ＶＰＮと呼ばれるＭＰＬＳ網を提供するサービス、中小サイト向けに提供されるＩＰｓｅｃ（IP security）を用いたサイト間パケット中継サービス、リモートアクセスサービスなど、網同士を相互に接続する中継網インフラストラクチャに対する需要が拡大しつつある。近年、注目されている広域イーサネット（登録商標名）サービスも、複数のＬＡＮ間でデータパケットを中継するための同様の技術である。
【０００６】
一般ユーザがインターネット網を利用する場合、網回線事業者（ＩＳＰ）と契約を結んで、回線の使用権を取得する。通常、ユーザは、自宅にある端末装置を契約先ＩＳＰの網に接続し、この網を介して他の事業者もしくは企業の網に接続する。
ここで、ユーザ端末と契約先ＩＳＰとの間には、一般に、アクセス回線事業者が所有するアクセス網が存在している。アクセス網では、ユーザ端末から受信したデータパケットをトンネリングによってＩＳＰ網に転送する。トンネリングプロトコルとしては、例えば、Ｌ２ＴＰ（Layer 2 Tunneling Protocol）、ＶＬＡＮ（Virtual LAN）、ＩＰｓｅｃ（IP security）、ＭＰＬＳ（Multiprotocol Label Switching）が利用できる。
【０００７】
【特許文献１】特になし。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＩＰ網では、マルチメディアデータを利用する各種サービスが実現されている。特に、Ｐ２Ｐ（Peer to Peer）と呼ばれる端末間の直接通信によるファイル交換サービスやチャットサービスの利用者の増加と、ＶｏＤ（Video on demand）のように大容量のコンテンツ配信の普及によって、ＩＰ網上のトラフィックは年々増加している。また、ＩＰ電話サービス、テレビ会議サービスなど、リアルタイムでの情報転送を必要とするサービスの需要も高まっている。この場合、例えば、トラフィックの継続時間、送信データ量の時間変化、要求される通信品質がサービス毎に異なっているため、上述した多種多様の情報を同一の網で配信しようとすると、全てのデータパケットを同様に扱う従来の通信制御技術では、ユーザが望むサービス需要に対応できない。
【０００９】
一般に、ルータやパケットスイッチ等のパケット中継装置は、受信パケットのヘッダ情報に基づいて、パケット中継処理の優先度を決定するＱｏＳ（Quality of Service）機能を備えている。ＱｏＳは、到着パケットの帯域を絞るためのポリシング機能、受信パケットに優先度を設定するマーカー機能、優先度に応じたパケットのキューイング／読み出し機能の連携によって実現される。これらの機能に必要なパラメータ設定は、パケット中継装置毎に行う必要がある。しかしながら、ＱｏＳのためのポリシーとパラメータ設定は、パケット中継装置または網管理者毎に異なるため、パケット転送経路上の全区間を通じて一定の通信品質を保つことは困難となる。
【００１０】
上記問題を解決する１つの方法として、例えば、ＭＰＬＳを利用したＴＥ（Traffic Engineering）がある。ＴＥでは、通信先に繋がるパスを指定できる。ＱｏＳ制御のためにパス上に順次に帯域を確保していくＴＥとして、ＲＳＶＰ（Resource Reservation Protocol）−ＴＥが有名である。但し、網内のトラフィックの状況は、時間的に頻繁に変化し、セッション開始時に設定したＱｏＳレベルがパケットフローの終了時まで保持されるとは限らないため、ＲＳＶＰ−ＴＥが実用的に十分なＱｏＳ制御を保証する訳ではない。ＱｏＳに必要な通信帯域は、通信経路の上流側から順に区間毎に確保されるため、途中区間でのトラフィックの状態によっては、結果的には無用となる迂回経路が選択されたり、経路の途中で帯域不足のために目的のパスが確保できなくなる可能性もある。また、このようにして特定のパケットフローのために確保された帯域は、通信が終了するまで、このパケットフローによって独占されるため、網の利用効率が低下するという問題もある。
【００１１】
サービス多様化に伴って、ユーザやサービス単位での適切なＱｏＳ設定が要求される。こうしたＱｏＳ制御は、ルータなどに実装されている階層化シェーピング技術により、装置単位で実現できる。また、ＡＴＭ転送制御では、ＶＰＩとＶＣＩを用いた階層化トラフィック制御が可能である。しかしながら、複数の中継装置をまたぐ網単位での階層化シェーピングは現在できていない。唯一、Ｄｉｆｆｓｅｒｖは、網レベルでのフロー別のＱｏＳ制御を実現できるが、装置間のＱｏＳレベル通知は、パケットヘッダのＴＯＳフィールドを利用するより方法がなく、ＱｏＳを設定できるレベル数が限られる。
【００１２】
本発明の目的は、多様な通信サービスが提供されるネットワークにおいて、パケット中継区間で各サービスの要求を損なうことなくパケット転送できるパケット中継装置および通信帯域制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、トラフィックが集中するトンネルの出側ノードで、トンネル内に多重化される各セッションに使用帯域を割り当て、これをトンネル入側ノードに通知し、トンネル入側ノードが、パケットの送信元となる宅内ルータまたは端末装置に割当て帯域を通知することを特徴とする。
【００１４】
更に詳述すると、本発明は、第１ネットワークを介して複数の通信ノードと接続され、各通信ノードとの間で、トンネリングプロトコルによってカプセル化されたパケットを送受信し、第１ネットワークからの受信パケットをデカプセル化して第２ネットワークに中継するパケット中継装置であって、
上記第１または第２ネットワークの入力回線に接続された複数の入力回線インタフェース部と、上記第１または第２ネットワークの出力回線に接続された複数の出力回線インタフェース部と、制御部と、上記制御部、入力回線インタフェース部、出力回線インタフェース部を接続するパケット転送部とを有し、
上記制御部が、上記各通信ノードとの間に設定されたトンネル内に多重化されるセッション毎に、ユーザパケットが利用するサービス種類に応じた割当て帯域を決定し、該割当て帯域を各セッションと対応する通信ノードに通知することを特徴とする。
【００１５】
更に具体的に述べると、本発明のパケット中継装置では、上記制御部が、各通信ノードとの間に形成されたトンネル毎に、該トンネル内に多重化された各セッションの割当て帯域を記憶するセッション管理テーブルを有し、上記セッション管理テーブルを参照して、新たなセッションへの帯域割当ての可否を判断する。
【００１６】
本発明の１つの特徴は、上記制御部が、入、出力回線インタフェース部のうちの１つを介してユーザ管理サーバと接続され、上記ユーザ管理サーバから、各セッションのユーザ識別子と通信サービス種類との組合せによって決まる優先度情報を取得し、該優先度情報に応じて新たなセッションに割り当てるべき帯域を補正することにある。例えば、上記ユーザ管理サーバに、サービス契約時に各ユーザに付与されたユーザ別の優先度ポイントと、通信サービスの種類によって異なるサービス別優先度ポイントとを定義したポリシーテーブルを用意しておき、ユーザ識別子と通信サービス種類とが指定されたとき、ユーザ管理サーバが、上記ポリシーテーブルから、ユーザ別の優先度ポイントとサービス別優先度ポイントとの組合せによって決まる優先度ポイントを検索することによって、各セッションにユーザの契約条件を反映した帯域を割り当てることが可能となる。
【００１７】
また、上記制御部が、ユーザ管理サーバから、各セッションのユーザ識別子と通信サービス種類との組合せによって異なる優先度情報を取得し、該優先度情報をセッション識別子と対応付けて前記セッション管理テーブルに記憶しておき、第２ネットワークの出力回線の空き帯域が、前記通信サービス種類に応じて決定した割当て帯域よりも少ない場合、上記セッション管理テーブルが示す各セッションの割当て帯域を優先度情報に応じて調整することにより、新たなセッションに必要な空き帯域を確保することが可能となる。
【００１８】
本発明の１実施例では、新たなセッションが設定された時、ユーザパケットが送信される前に、上記制御部が、ユーザパケットが利用するサービス種類に応じた割当て帯域を決定し、該割当て帯域を上記セッションと対応する通信ノードに通知する。この場合、制御部は、セッションの設定要求元となった通信ノードから、上記優先度情報の決定に必要なユーザ識別子と通信サービス種類を取得する。
本発明の別の実施例では、新たなセッションを利用する最初のユーザパケットの受信時に、上記制御部が、該セッションで利用する通信サービス種類に応じて割当て帯域を決定し、割当て帯域を上記セッションと対応する通信ノードに通知する。
【００１９】
本発明の通信帯域制御方法は、ユーザ網を介して複数のユーザ端末と接続された第１通信ノードと、それぞれインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）網に接続された複数の第２通信ノードとからなり、上記第１通信ノードが、上記各第２通信ノードとトンネリングプロトコルによりカプセル化パケットを送受信する通信ネットワークにおいて、上記各第２通信ノードが、ＩＳＰ網との接続回線が有する帯域に応じて、トンネル毎に利用可能な最大帯域を決定し、上記第１通信ノードに通知し、第１通信ノードが、上記最大帯域の範囲内で各トンネルに多重化される各セッションに帯域を割り当て、セッション毎にユーザパケットの帯域を制御することを特徴とする。この場合、第１通信ノードは、各セッションに、ユーザパケットが利用する通信サービス種類に応じた帯域を割り当てる。
【００２０】
本発明の１実施例では、上記第１通信ノードが、トンネル識別子と対応して、第２通信ノードから割り当てられた最大帯域と、それぞれセッション識別子をもつ複数のセッション情報レコードとを記憶する管理テーブルを備え、上記各セッションレコードが、サービス種類と、セッションに割り当てられた使用帯域とを示し、該第１通信ノードが、上記管理テーブルを参照して、ユーザパケットが利用する通信サービス種類に応じた帯域を各セッションに割り当てる。
【００２１】
本発明の１つの特徴は、上記第２通信ノードが、ＩＳＰ網のユーザ管理サーバから、各セッションのユーザ識別子と通信サービス種類との組合せによって決まる優先度情報を取得し、該優先度情報を上記第１通信ノードに通知し、上記第１通信ノードが、上記第２通信ノードから通知された優先度情報に応じて、新たなセッションに割り当てるべき帯域を変更することにある。上記第１通信ノードが、上記第２通信ノードから通知された優先度情報をセッション識別子と対応付けて前記管理テーブルに記憶することによって、各トンネルの空き帯域が、前記通信サービス種類に応じて決定した割当て帯域よりも少ない場合、前記管理テーブルが示す各セッションの割当て帯域を優先度情報に応じて調整することにより、新たなセッションに必要な空き帯域を確保することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、トンネリングによるパケット中継区間において、トンネル出口の回線容量を反映してトンネル区間のトラフィックを制御できるため、複数の中継装置間でＱｏＳ設定レベルを共有する必要がない。
【００２３】
また、ユーザ別の優先度とサービス別の優先度という複数のカテゴリの組合せによって、各セッションの優先度を決定する制御ポリシーを採用した場合、サービス種類によって決定した各セッションの割当て帯域を上記優先度に応じて補正することにより、ユーザニーズに適合したトラフィック制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の基本的な実施例について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明のパケット中継装置が適用されるアクセス網の構成の１例を示す。
アクセス網Ｎ１０は、ユーザ端末４０（４０−１〜４０−ｍ）を各ユーザが契約した接続事業者ＩＳＰ（Internet Service Provider）の網Ｎ２０（Ｎ２０−１、Ｎ２０−２）と接続する役割を担う。各ユーザ端末は、アクセス網事業者あるいはＩＳＰから配布された宅内ルータ３０（３０−１〜３０−ｎ）を介して、アクセス網Ｎ１０（以下、ＩＳＰ網と言う）に接続される。
【００２５】
各宅内ルータ３０は、例えば、ＤＳＬ（Digital Subscriber Line）または光ファイバからなる接続回線を介して、アクセス網Ｎ１０の入側エッジノートとなるＬＡＣ（L2TP Access Concentrator）と呼ばれるパケット中継装置１０（１０−１〜１０−３）に接続されている。また、アクセス網Ｎ１０は、アクセス網Ｎ１０の出側エッジノートとなるＬＮＳ（L2TP Network Server）呼ばれるパケット中継装置２０（２０−１、２０−２）によって、ＩＳＰ網Ｎ２０（Ｎ２０−１、Ｎ２０−２）に接続されている。
【００２６】
アクセス網Ｎ１０は、ＬＡＣ１０、ＬＮＳ２０および図面では省略されている他の複数のパケット中継装置（ルータ）、認証（Ｒａｄｉｕｓ）サーバ５０、その他のサーバで構成されている。認証サーバ５０は、アクセス網Ｎ１０に接続を要求したユーザ端末４０および宅内ルータ３０の認証処理と、ユーザ端末４０の接続先ＩＳＰの決定処理を行う。
【００２７】
各ＬＮＳ２０は、契約ユーザ端末４０をＩＳＰ網Ｎ２０に接続するために、ＩＳＰ内に配置されたユーザ管理サーバ７０（７０−１、７０−２）と連携し、ユーザ認証を行う。ＬＮＳ２０によって接続許可されたユーザ端末は、ＩＳＰ網Ｎ２０内にあるルータ７１（７１−１、７１−２）を介してインターネットＮＷに接続され、インターネットＮＷを介して、Ｗｅｂサーバが提供する各種の情報サービスの利用、あるいは他のユーザ端末との通信が可能となる。
【００２８】
図１に示した網構成において、ユーザ端末４０−１〜４０−ｍ（宅内ルータ３０−１〜３０−ｎ）とＬＡＣ１０−１〜１０−３との対応関係は、各ユーザの住所と、地域毎に設けられた回線収容局との位置によって決まる。ユーザ端末４０が、宅内ルータ３０を通してＬＡＣ１０に接続されると、ＬＡＣ１０は、次に接続するべきＬＮＳ２０の識別情報を認証サーバ５０に問い合わせ、認証サーバ５０から通知された特定のＬＮＳとの間にセッションを設定する。この時、ＬＡＣ１０とＬＮＳ２０との対応関係は、宅内ルータ３０からＬＡＣ１０に通知されるユーザ端末４０のユーザＩＤやＩＳＰ名等の接続／認証情報によって特定される。
【００２９】
各ＬＮＳ２０は、通常は図１に示すように、複数のＬＡＣとｎ対１で対応付けられている。各ＬＮＳ２０は、ＬＡＣ１０との間でセッション設定手順を実行した後、ＬＡＣ１０からユーザ認証情報を含む接続要求を受信すると、ユーザ管理サーバ７０（７０−１、７０−２）と連携して要求元ユーザの認証を行う。ユーザ認証に成功すると、ユーザ端末は、ＬＮＳ２０からＩＰアドレスを取得し、このＩＰアドレスを使用してインターネットＮＷにアクセス可能な状態となる。
【００３０】
アクセス網Ｎ１０では、ＬＡＣ１０とＬＮＳ２０との接続関係を自由に確立できる。また、アクセス網Ｎ１０内では、ユーザ端末４０から送信されたデータパケットが、その内容とは無関係に、ＯＳＩ参照モデルの第２層プロトコルのカプセル化ヘッダでカプセル化された形で、接続先ＩＳＰ網Ｎ２０−ｊ（ｊ＝１、２）と対応するＬＮＳ２０に転送される。このため、アクセス網Ｎ１０では、アクセス網事業者に独自のアドレス体系およびプロトコルを使用して、受信パケットのカプセリングと経路制御を行うことが可能となる。
【００３１】
受信パケットをカプセル化して他のノードに転送する技術は、トンネリングと呼ばれ、通常、アクセス網Ｎ１０にはＬ２ＴＰ（Layer 2 Tunnel Protocol）が適用される。Ｌ２ＴＰでは、個々のセッション毎にＬＡＣ１０とＬＮＳ２０との対応関係が決定され、ＬＡＣとＬＮＳとの間で、各ユーザパケットがＬ２ＴＰパケットフォーマットでカプセリングした形で通信される。Ｌ２ＴＰヘッダには、トンネル識別子とセッション識別子とが含まれる。
【００３２】
図１にＴＮ−１〜ＴＮ−３で示すように、通常は、１つのＬＮＳ２０に対して、複数のＬＡＣ１０からトンネルＴＮが設定される。各ＬＡＣ１０は、それぞれの地域において複数のユーザ端末（宅内ルータ）と接続され、各ユーザのセッションを接続先ＩＳＰと対応したトンネルに多重化する。従って、ＬＮＳ２０には複数のＬＡＣ１０からのコネクションが集約されるため、ＬＡＣよりも処理すべきパケット数が多くなる。
【００３３】
図示した例では、ＬＡＣ１０−１とＬＮＳ２０−１との間に設定されたトンネルＴＮ１上に、ユーザ端末４０−１のセッションＳＥ１が設定され、ＬＡＣ１０−２とＬＮＳ２０−１との間に設定されたトンネルＴＮ２上に、ユーザ端末４０−３とユーザ端末４０−４のセッションＳＥ２、ＳＥ３が設定され、ＬＡＣ１０−３とＬＮＳ２０−１との間に設定されたトンネルＴＮ３上に、ユーザ端末４０−５のセッションＳＥ４が設定された状態となっている。トンネルＴＮ２内のセッションＳＥ２、ＳＥ３が示すように、ＬＡＣとＬＮＳの間に一旦トンネルＴＮが設定されると、同一トンネル内に新たなセッションを多重化して収容することができる。
【００３４】
図２は、図１に示したＬＮＳ２０の装置構成の１例を示す。ＬＡＣ１０も、内蔵するソフトウェアが相違するのみで、基本的には図２と同様の装置構成となる。従って、ＬＡＣ１０の構成についての詳細説明は省略し、その動作説明で必要に応じて図２の符合を引用する。
【００３５】
ＬＮＳ２０は、制御部２００と、それぞれが複数の入力回線インタフェース（Ｉ／Ｆ）２４１−１〜２４１−ｉを含む複数の入力回線インタフェース部２４０−１〜２４０−ｎと、それぞれが複数の出力回線インタフェース２５１−１〜２５１−ｉを含む複数の出力回線インタフェース部２５０−１〜２５０−ｎと、これらの入力回線インタフェース部２４０（２４０−１〜２４０−ｎ）と出力回線インタフェース部２５０（２５０−１〜２５０−ｎ）とを接続する内部パケット転送部（回線相互接続部）２６０とから構成される。回線相互接続部２６０は、例えば、高速バスまたは可変長パケットスイッチからなる
制御部２００は、プロセッサ（ＣＰＵ）２１０と、メモリ２２０と、回線相互接続部２６０に接続された入出力バッファ２３０とからなる。
メモリ２２０は、ＣＰＵ２１０が実行する本発明に関係するプログラムとして、経路制御ルーチン２１１と通信制御ルーチン２２２とを含む。また、メモリ２２０には、上記経路制御ルーチン２２１が管理する経路表２２３と、通信制御ルーチン２２２が利用するフロー・ＱｏＳ管理データベース（ＤＢ）２２４とが用意されている。フロー・ＱｏＳ管理データベース２２４には、後述するように、優先度ポイントに基づいて各セッションに帯域を割り当てる際に参照される変換テーブル、セッションＩＤとサービス種類と割当て帯域との関係を示すセッション管理テーブル等、各種の管理テーブルが形成される。
【００３６】
経路制御ルーチン２１１は、ルーティングプロトコルに従って経路表２２３を管理し、各入力回線インタフェース部２４０が受信パケットのルーティングのために参照するルーティングテーブルの内容を更新する。また、通信制御ルーチン２２２は、接続中の各セッションの通信状況を管理し、予め設定された制御ポリシーとアクセス網内の各回線の利用状況に応じて、各セッションへの帯域割当てと、帯域の利用状況を管理するためのものである。
【００３７】
本発明の１つの特徴は、ＬＮＳ２０が、ユーザＩＤとサービス種類との組合せによって、各コネクションの優先度ポイントを決定し、各コネクションの割当て帯域を上記優先度ポイントの値に応じて制御できるようにしたことにある。ユーザＩＤとサービス種類と優先度ポイントとの関係は、制御ポリシーテーブルに定義される。但し、ＬＮＳ２０の負荷を軽減するために、制御ポリシーテーブルを各ＬＮＳに付随する管理サーバ７１に配置しておき、通信制御ルーチン２２２が備える管理サーバと連携するための認証クライアント機能を利用して、管理サーバ７１からコネクションの優先度ポイントを取得するようにしてもよい。
【００３８】
入力回線インタフェース部２４０（２４０−１〜２４０−ｎ）は、内部バスによって入力回線インタフェース２４１に接続された制御プロセッサ２４２と、メモリ２４３と、簡略化のために図面では省略された回線相互接続部２３０とのインタフェースと、制御部２００とのインタフェースを含む。メモリ２４３には、ルーティングテーブル、その他のテーブルと、制御プロセッサ２４２が実行するプログラムとして、入力回線インタフェース２４１から受信パケットを取り込み、各受信パケットのヘッダ情報に基づいてプロトコル処理を行うパケット処理ルーチン２４４と、入力回線毎のトラフィック状況を管理し、必要に応じてパケットの受信レートを調整する入力側帯域制御ルーチン２４５が含まれる。
【００３９】
アクセスネットワークＮ１０から受信されるカプセル化パケットは、Ｌ２ＴＰヘッダの先頭ビット（Ｔビット）の値によって、それが制御パケットかユーザパケットかを識別できる。パケット処理ルーチン２４４は、受信パケットが制御パケットの場合、制御部２００の識別番号を示す内部アドレスを付加した形で、受信パケットを回線相互接続部２６０に出力する。受信パケットがユーザパケットの場合、パケット処理ルーチン２４４は、カプセル化ヘッダを除去した後、ＩＰヘッダが示す宛先ＩＰアドレスに従ってルーティングテーブルを参照し、ルーティングテーブルが示す出力インタフェースの識別番号を示す内部アドレスを付加した形で、ユーザパケットを回線相互接続部２６０に出力する。
【００４０】
出力回線インタフェース部２５０（２５０−１〜２５０−ｎ）は、内部バスによって出力回線インタフェース２５１に接続された制御プロセッサ２５２と、メモリ２５３と、簡略化のために図面では省略された回線相互接続部２３０とのインタフェースと、制御部２００とのインタフェースを含む。メモリ２５３には、制御プロセッサ２５２が実行するプログラムとして、出力パケットのヘッダ処理、プロトコル処理および出力回線インタフェース２５１へのパケット出力を行う出力パケット処理ルーチン２５４と、メモリ２５３に用意された通信制御テーブルに基づいて、セッション毎のパケット送信レートを制御する出力側帯域制御ルーチン２５５とを含む。
【００４１】
メモリ２５３には、ＩＳＰ網からの受信パケットを宛先アドレスに応じてカプセル化し、セッションを通してＬＡＣ１０に転送するために必要な通信制御テーブルが用意されている。
【００４２】
図３は、宅内ルータ３０の構成の１例を示す。
宅内ルータ３０は、プロセッサ（ＣＰＵ）３１０と、メモリ３２０と、ユーザ端末またはＬＡＣとの接続回線を収容する複数の回線インタフェース部３４１−１〜３４１−ｉとで構成される。メモリ３２０には、ＣＰＵ３１０が実行するプログラムとして、ユーザ端末との通信開始時に、ユーザが利用するサービス種類に応じたパケット生成、その他の処理を行うためのサービス制御ルーチン３２１と、通信状態の管理と通信帯域制御を行う通信制御ルーチン３２２と、各回線インタフェース部３４１との間でのパケットの送受信と、各パケットのヘッダ情報に基づくプロトコル処理を行うパケット処理ルーチン３２３を含む。また、メモリ３２０には、通信制御ルーチン３２２が利用するフロー・ＱｏＳ管理ＤＢ３２４が用意されている。
【００４３】
図４に、パケット中継区間のエッジ装置として動作するＬＡＣ１０およびＬＮＳ２０が、フロー・ＱｏＳ管理ＤＢ２２４に保持しているセッション管理テーブル４００の構成例を示す。
セッション管理テーブル４００は、通信中のセッションの識別子（ＩＤ）４０１と対応した複数のテーブルエントリからなり、各エントリは、各セッションで利用中のサービス種類（サービス識別子）４０２と、セッションに割り当てられた優先度ポイント４０３および帯域４０４を示している。サービス種類４０２は、後述するように、各セッションの優先度ポイントを決定する制御ポリシーに反映される。また、優先度ポイント４０４は、制御ポリシーに従って各セッションに割り当てられた値を示す。上記セッション管理テーブル４００は、トンネルＩＤ毎に用意され、同一のトンネル内に形成される複数セッションの制御情報として参照される。
【００４４】
図５は、制御ポリシーテーブル５００の１例を示す。
ここに示した制御ポリシーテーブル５００は、ユーザＩＤとサービス種類を検索キーとして、制御ポリシーとなる優先度ポイントを検索できるようにしたものであり、列方向にユーザＩＤ５０１、行方向にサービス種類５０３が配列され、ユーザＩＤ５０１とサービス種類５０３の交点となる欄５０５に、制御ポリシーに依存する優先度ポイントの値が定義されている。優先度ポイントは、ユーザＩＤ５０１と対応して予め指定されたユーザ別の重要度ポイント５０２と、サービス種類５０３と対応して予め指定されたサービス別の重要度ポイント５０４とを加算した値となっている。
【００４５】
ここに示した例では、サービス別の重要度ポイント５０４の値は、電話（ＶｏＩＰ）５０３−１が最も高い「１００」、次がＴＶ５０３−２の「５０」となっており、Ｗｅｂ５０３−３とＰ２Ｐ（Peer to Peer）５０３−４は、それぞれ「１０」、「２」となっている。ユーザ別の重要度ポイント５０２は、ＩＳＰが契約ユーザに付与したサービス重要度（重みポイント）である。
【００４６】
本実施例によれば、限られた帯域を複数のセッションに分配する時、上記優先度ポイント５０５に従って帯域を按分することによって、サービス別の重要度とユーザ別の重要度の両方を考慮した帯域設定が可能となる。また、各セッションに対して、サービス種類によって決まる基本的な最低保証帯域を割り当て、この最低保証帯域に上記優先度ポイント５０５（またはユーザ別重要度ポイント５０２）に応じた補正を加えることによって、同一サービス種類のセッションであっても、ユーザ別重要度ポイント５０２の高いセッションには広い最低保証帯域を割り当てるようにすることもできる。
【００４７】
制御ポリシーテーブル５００は、実用的な運用方法として、例えば、図１に示したユーザ認証機能を備えるユーザ管理サーバ７０に用意しておき、ＩＳＰが、ユーザとの契約時に新たなユーザエントリをテーブルに追加し、提供するサービスの変更に応じて、サービス種類とサービス別の重要度ポイントを書き換えるようにすればよい。
【００４８】
以下、図１のネットワーク構成において、本発明によるトンネル中継区間の通信帯域制御方法の第１実施例について説明する。
ＬＡＣ１０（１０−１〜１０−３）は、宅内ルータ３０を介してユーザ端末４０の通信要求を受信すると、端末ユーザの契約ＩＳＰと対応したＬＮＳ２０との間に、受信パケットをカプセル化転送するための対応関係（トンネル）を確立する。上記ＬＮＳ２０との間に既にトンネルが存在する場合は、既存のトンネルにユーザ毎もしくはサービス毎の新たな通信セッションを確立すれば済むため、新たなトンネルを確立する必要はない。
【００４９】
アクセス網Ｎ１０では、ＩＳＰ網Ｎ２０との接続ノードとなるＬＮＳ２０−１、２０−２において、それぞれＩＳＰ網Ｎ２０−１、Ｎ２０−２に向かう複数ユーザからのセッションが集約されるため、ここにトラフィックが集中する。本発明では、ＬＮＳ２０−１（２０−２）が、ルータ７１−１（７１−２）に向かう経路のトラフィック状況を参照し、新たに確立されるセッション毎に、利用可能な通信帯域を割り当てる。この場合、ＬＮＳ２０−１は、セッション確立の要求元となったＬＡＣ１０（１０−１〜１０−３）に対して、制御パケットＣ（Ｃ１〜Ｃ３）によって、セッションに割り当てた帯域を通知する。この通知を受けたＬＡＣ１０は、自分が備えるセッション管理テーブル４００および各インタフェース部が参照する通信制御テーブルに上記帯域を記憶し、要求元の宅内ルータ３０に、通信帯域を指定して送信レートの設定を要求する（セッション情報通知）。
【００５０】
ＬＮＳ２０からＬＡＣ１０へのセッション情報通知には、各セッションに保証する最低通信帯域の値を指定する方法と、帯域値の代わりにセッション優先度を指定し、各ＬＡＣ１０が、ＩＳＰ網内の限られた通信帯域を複数のセッションで優先度に応じて分配させる方法とがある。以下の説明で使用する「帯域優先度」は、セッションへのリソース割当てが、帯域指定と優先度指定の何れであっても、または、帯域と優先度の両方を指定したものであっても良いことを意味している。
【００５１】
上述したセッションへの通信帯域の割当ておよび通信サービスの優先度の決定処理において、各ＬＮＳ２０は、図５に示した制御ポリシーテーブル５００が自身のフロー・ＱｏＳ管理ＤＢ２２４に保持されていれば、これを利用して自らが各セッションへの割当て帯域優先度を決定することができる。以下に説明する実施例では、ＩＳＰ毎に設けられたユーザ管理サーバ７０が制御ポリシーテーブル５００を備え、各ＬＮＳ２０が、セッションに割り当てるべき優先度ポイントを上記ユーザ管理サーバ７０から取得し、サービス種類と優先度ポイントとに従って各セッションの帯域を決定するものとする。
【００５２】
ここで、ユーザ管理サーバ７０は、ＬＡＣとＬＮＳとの間にトンネルを確立する際に必要となるトンネル認証情報と、ＩＳＰ契約ユーザのユーザＩＤと対応するユーザ認証情報とを保持しており、上述した制御ポリシーテーブルによるセッション優先度ポイントの決定機能の他に、トンネル認証機能とユーザ認証機能とを備えている。
【００５３】
図６は、アクセス網Ｎ１０における本発明による通信シーケンスの第１実施例を示す。
図６において、ＳＱ１〜ＳＱ４は、PPPoE Discoveryステート、ＳＱ５〜ＳＱ３４は、PPPoE sessionステートを示す。第１実施例は、セッションへの割当て帯域優先度を決定するため、ユーザパケットの通信に先立って、ＬＡＣ１０からＬＮＳ２０に、ユーザが利用するサービス種類（サービスＩＤ）を通知することに特徴がある。
【００５４】
宅内ルータ３０は、ＰＰＰセッションの設定時に、図８で後述するＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）やＦＴＴＨ（Fiber to the Home）に適用されるＰＰＰｏＥ（PPP over Ethernet）パケットのペイロードで、新たに設定されるセッションでユーザが使用するサービス種類（Ｗｅｂ参照、ＩＰ電話、ＴＶ受信、Ｐ２Ｐサービス利用等）を指定する。上記ＰＰＰｏＥパケットを受信したＬＡＣ１０は、受信パケットのペイロードから抽出したサービス種類を保持しておき、ユーザ認証時にＬＮＳ２０に通知する。
【００５５】
宅内ルータ３０は、電源の投入またはユーザ端末４０からのセッション接続要求の受信を契機にして、ユーザが利用するサービス種類を特定し、ＬＡＣ１０との間で通信セッションの設定手順を開始する。
宅内ルータ３０は、先ず、ユーザ端末の接続先となるＬＡＣ１０のＭＡＣアドレスを取得するために、ＬＡＣ１０にＰＡＤＩ（PPPoE Active Discovery Initiation）パケットを送信する（ＳＱ１）。ＰＡＤＩパケットを受信したＬＡＣ１０は、自身のＭＡＣアドレスを示すＰＡＤＯ（PPPoE Active Discovery Offer）パケットを宅内ルータ３０に送信する（ＳＱ２）。宅内ルータ３０は、上記ＰＡＤＯパケットに応答して、ＬＡＣ１０に、セッションＩＤを要求するＰＡＤＲ（PPPoE Active Discovery Request）パケットを送信する（ＳＱ３）。ＰＡＤＲパケットを受信したＬＡＣ１０が、宅内ルータ３０にＰＡＤＳ（PPPoE Active Discovery Session-confirm）パケットを返送する（ＳＱ４）。これによって、宅内ルータ３０とＬＡＣ１０との間にＰＰＰｏＥセッションが確立される。尚、宅内ルータ３０は、上記ＰＡＤＩパケットとＰＡＤＲパケットの両方に、ユーザが利用するサービス種類を設定する。ＬＡＣ１０は、上記何れかの受信パケットからサービス種類を抽出し、これを記憶しておく。
【００５６】
次に、リンクレイヤの接続手順に従って、宅内ルータ３０がＬＡＣ１０にLCP configuration-requestパケットを送信し（ＳＱ５）、ＬＡＣ１０がＡＣＫパケットを返送（ＳＱ６）する。この後、ＬＡＣ１０は、ユーザ認証情報の送信を要求するPPP CHAP Challengeパケットを宅内ルータ３０に送信する（ＳＱ７）。宅内ルータ３０がユーザＩＤ、パスワードなどのユーザ認証情報を含むPPP CHAP Responseパケットを送信すると（ＳＱ８）、ＬＡＣ１０は、受信したユーザ認証情報を含むRadius Access-Requestパケットをアクセス網内の認証サーバ（Ｒａｄｉｕｓサーバ）５０に送信する（ＳＱ９）。認証サーバ５０は、受信したユーザ認証情報に基づいてデータベースを参照し、接続先ＩＳＰ網と対応するＬＮＳ２０のアドレスを含むＬＮＳ情報と、ＬＡＣ１０とＬＮＳ２０との間のトンネル確立の可否を認証するためのトンネル認証情報を特定し（ＳＱ１０）、これをRadius Access-AcceptパケットによってＬＡＣ１０に通知する（ＳＱ１１）。
【００５７】
ＬＡＣ１０は、認証サーバ５０から通知されたＬＮＳアドレスを適用して、ＬＮＳ２０にトンネル設定要求のためのStart-Control-Connection-Requestパケットを送信する（ＳＱ１２）。上記要求パケットを受信したＬＮＳ２０は、ＩＳＰのユーザ管理サーバ(認証サーバ）７０に、上記要求パケットから抽出されたトンネル認証情報を含むRadius Access-Requestパケットを送信する（ＳＱ１３）。ユーザ管理サーバ７０は、上記トンネル認証情報に基づいて、トンネル確立の可否を判定するトンネル認証を実行し（ＳＱ１４）、認証結果を示すRadius Access-AcceptパケットをＬＮＳ２０に返送する（ＳＱ１５）。ＬＮＳ２０は、上記トンネル認証結果をStart-Control-Connection-Replyパケットによって、要求元のＬＡＣ１０に通知する（ＳＱ１６）。Start-Control-Connection-Replyパケットを受信したＬＡＣ１０が、ＬＮＳ２０に接続通知パケット（Start-Control-Connection Connected）を送信し（ＳＱ１７）、ＬＮＳ２０がＡＣＫを返送する（ＳＱ１８）ことによって、ＬＡＣ１０とＬＮＳ２０との間にトンネルが確立される。これらの手順（ＳＱ１２〜ＳＱ１８）は、Ｌ２ＴＰに従って行われる。
【００５８】
この後、ＬＡＣ１０が、ＬＮＳ２０にセッション設定要求（Incoming-Call-Request）パケットを送信し（ＳＱ１９）、ＬＮＳ２０が、応答パケット（Incoming-Call-Reply）を返送（ＳＱ２０）すると、ＬＡＣ１０は、宅内ルータ３０から受信済みのユーザ認証情報を含むIncoming-Call-ConnectedパケットをＬＮＳ２０に送信する（ＳＱ２１）。
【００５９】
ＬＮＳ２０は、上記Incoming-Call-Connectedパケットを受信すると、ＩＳＰのユーザ管理サーバ７０に、受信パケットから抽出されたユーザ認証情報を含むRadius-Access-Requestパケットを送信する（ＳＱ２２）。ユーザ管理サーバ７０は、受信したユーザ認証情報が示すパスワードが、ユーザＩＤと対応して予め登録されたパスワードに一致するか否かを判定し（ユーザ認証ＳＱ２３）、ユーザ認証に成功した場合は、Radius-Access-AcceptパケットをＬＮＳ２０に返送する（ＳＱ２４）。ユーザ認証に失敗した場合は、Radius-Access-RejectパケットがＬＮＳ２０に返送される。
【００６０】
ユーザ認証に成功した場合、ＬＮＳ２０は、ＬＡＣ１０にサービス種類の送信要求を送信する（ＳＱ２５）。上記要求を受信したＬＡＣ１０は、ＰＰＰｏＥセッションの設定時に既にＰＰＰｏＥパケットで受信済みとなっているサービス種類と、ユーザ認証情報が示すユーザＩＤとを含む応答パケットをＬＮＳ２０に送信する（ＳＱ２６）。ＬＮＳ２０は、上記応答パケットから抽出したユーザＩＤとサービス種類を含むConfiguration-requestパケットをユーザ管理サーバ７０に送信する（ＳＱ２７）。ユーザ管理サーバ７０は、図５に示した制御ポリシーテーブル５００から、上記Configuration-requestパケットが示すユーザＩＤとサービス種類との組合せに対応する優先度ポイントを特定し（ＳＱ２８）、この優先度ポイントを示すＡＣＫをＬＮＳ２０に返送する（ＳＱ２９）。
【００６１】
ＬＮＳ２０は、サービス種類と上記ＡＣＫが示す優先度ポイントによって、現在確立中のセッションに割り当てるべき帯域を決定する（ＳＱ３０）。セッションが必要とする最低保証帯域は、サービス種類毎に最低保証帯域を定義した最低保証帯域テーブル（図示せず）から判明する。この時、前述したように、最低保証帯域に優先度ポイントに応じた補正を加えることによって、同一サービス種類のセッションであっても、ユーザ別重要度ポイント５０２の高いセッションに広い最低保証帯域を割り当てることもできる。
【００６２】
本発明の１つの特徴は、ＩＳＰ網ルータ８０に向かう回線に上記最低保証帯域に相当する空き帯域がなかった場合、既に確立されているセッションの割当て帯域を各セッションの優先度ポイントに応じて調整して、新たなセッション用の空き帯域を確保できることにある。すなわち、ＬＮＳ２０は、ＩＳＰ網ルータ７１に向かう回線のトラフィック状況を参照し、利用可能な空き帯域を判定し、現在確立中のセッションへの割当て帯域を決定する。必要に応じて、既存のセッションに割り当てられた帯域を調整した上で、現在確立中のセッションへの割当て帯域を決定する。既存セッションの帯域の調整は、各セッションの優先度ポイントに従って行う。
【００６３】
ＬＮＳ２０は、割当て帯域と、ユーザ管理サーバ７０から通知された優先度ポイントの値と、セッションＩＤと、サービス種類との関係をトンネルＩＤに対応したセッション管理テーブルに記憶する。この後、ＬＮＳ２０は、ＬＡＣ１０に対して、上記帯域（または優先度ポイント）を帯域優先度通知パケットによって通知（ＳＱ３１）した後、Incoming-Call-Connectedパケットに対する応答パケット（ＡＣＫ）を返送する（ＳＱ３３）。
【００６４】
ＬＡＣ１０は、帯域優先度通知パケットで通知された帯域（または優先度ポイント）をセッションＩＤ、サービス種類と共にセッション管理テーブル４００に記憶し、割当て帯域を示すセッション情報通知を宅内ルータ３０に送信する（ＳＱ３２）。また、ＬＮＳ２０からのＡＣＫパケットを受信すると、宅内ルータ３０に認証応答パケット（PPP CHAP success）を送信する（ＳＱ３４）。
【００６５】
この後、ＰＰＰおよびＬ２ＴＰを用いた通常の通信シーケンスに従って、ＩＰＣＰによる宅内ルータ３０へのＩＰアドレス設定が行われ、ユーザ管理サーバ７０とＬＮＳ２０の間で上記セッション上での通信に関するアカウンティング動作が開始される。以上の通信シーケンスによって、宅内ルータ３０とＬＮＳ２０との間にＰＰＰセッションが確立され、宅内ルータ３０は、ＬＡＣ１０、ＬＮＳ２０、ＩＳＰ内ルータ７１を経由して、ＩＰ網を利用したパケット通信が可能になる。
【００６６】
図７の（Ａ）は、図６のPPPoE Discoveryステートで用いられるPPPoE Active Discovery（Initiation／Request）パケット８０のフォーマットの１例を示す。PPPoEではEthernetフレームが使用される。
PPPoE Active Discoveryパケット８０は、宛先ＭＡＣアドレス８１および送信元ＭＡＣアドレス８２と、Ethernetタイプフィールド８３と、Ethernetペイロード８４と、チェックサム８５とからなる。Ethernetタイプフィールド８３は、PPPoE Discoveryステートと、LCP negotiationや認証処理を含むPPPoE sessionステートとを識別するためのものであり、PPPoE Discoveryステートでは、値「０ｘ８８６３」が設定される。
【００６７】
PPPoE Active Discoveryパケット８０のEthernetペイロード８４には、図（Ｂ）に示すように、ＰＰＰｏＥのバージョンフィールド８４１と、固定値「０ｘ１」が設定されるタイプフィールド８４２と、ＰＡＤＩ、ＰＡＤＯなどのパケット種別を示す識別コードフィールド８４３と、ＰＰＰｏＥセッション識別子フィールド８４４と、PPPoEペイロード長フィールド８４５と、PPPoEペイロード８６とからなる。本発明で用いるサービス種類（サービスＩＤ）は、PPPoEペイロード８６に設定される。
【００６８】
PPPoEペイロード８６は、図（Ｃ）に示すように、タイプフィールド８６１と、ペイロード長フィールド８６２と、TAG valueフィールド８６３とからなる。タイプフィール８６１の設定値を変えることによって、PPPoEペイロード８６に異なった種類の情報を設定することができる。本実施例では、タイプフィールド８６１に値「0x0101」を設定し、TAG valueフィールド８６３に、サービス種類（ＶｏＩＰ、ＴＶ、Ｐ２Ｐ等）を示すサービスＩＤをＵＴＦ−８のキャラクタセットで設定する。以上のパケット構成は、ＰＰＰｏＥの仕様に従っている。
【００６９】
図８は、ＬＡＣ１０とＬＮＳ２０との間で交信されるカプセル化パケットのフォーマットを示す。
カプセル化パケットは、ＩＰパケット９０に、ＩＰヘッダＨ１とＵＤＰヘッダＨ２とＬ２ＴＰヘッダＨ３とからなるカプセル化ヘッダを付加した形となっている。ＩＰパケット９０は、ＩＰヘッダＨ１１とＵＤＰヘッダＨ１２とＩＰペイロード９１とからなる。
【００７０】
トンネル設定およびセッション設定のために、ＬＡＣ１０とＬＮＳ２０との間で交信される制御パケットは、Ｌ２ＴＰヘッダＨ３に含まれるメッセージタイプによって識別され、これらの制御パケットにはペイロード（ＩＰパケット９０）部分は不要となる。
【００７１】
図９は、ＬＮＳ２０からＬＡＣ１０に送信される帯域優先度通知用の制御パケットＣ１〜Ｃ３のフォーマットの１例を示す。
制御パケットＣ１〜Ｃ３は、カプセル化ヘッダに続くペイロード部に、メッセージ種別９３と、帯域優先度の設定対象となるセッション識別子９４と、帯域優先度９５と、その他の情報９６とを示す帯域優先度通知メッセージ９２を含む。帯域優先度９５は、ＬＮＳ２０によって決定された割当て帯域、またはサービス管理サーバ７０が制御ポリシーに従って決定した優先度ポイント、あるいはその双方の値を示す。
【００７２】
上記帯域優先度通知メッセージ９２は、カプセル化ヘッダに代えて、新たなＩＰヘッダを付加することにより、ＬＡＣ１０から宅内ルータ３０へのセッション情報通知にも適用できる。また、例えば、ＭＰＬＳ、ＩＰｓｅｃ、ＶＬＡＮ等、PPPoE以外のパケット中継に利用されるトンネリング網における帯域設定情報の通知パケットとしても適用できる。
【００７３】
次に、図１０〜図１２に示すフローチャートを参照して、図６に示した通信シーケンスを実現するためにＬＡＣ１０、ＬＮＳ２０および宅内ルータ３０の制御部が実行する通信制御ルーチンについて説明する。尚、一般的のトンネリング処理を想定すると、本実施例で説明するＬＡＣ１０とＬＮＳ２０の動作は、それぞれトンネルの始端装置（入側エッジノード）および終端装置（出側エッジノード）の動作として適用できる。
【００７４】
図１０は、ＬＮＳ２０で実行される通信制御ルーチンのフローチャートを示す。
ＬＮＳ２０（制御部２００）は、受信した通信制御パケットの種類を判定し、受信パケットがトンネル設定要求パケット（Start-Control-Connection-Request）の場合（ステップＳ１０１）、図６のＳＱ１３〜ＳＱ１８に相当するトンネル設定手順を実行して（Ｓ１０２）、このルーチンを終了する。
【００７５】
受信パケットがセッション設定要求パケット（Incoming-Call-Request）の場合（Ｓ１０３）、ＬＮＳ２０は、応答パケット（ACK）を返送し（Ｓ１０４）、ユーザ認証要求パケット（Incoming-Call-Connected）を受信すると（Ｓ１０５）、図６のＳＱ２２〜ＳＱ２４に相当するユーザ認証手順を実行する（Ｓ１０６）。ユーザ認証の結果を判定し（Ｓ１０７）、ユーザ認証に失敗した場合は、ＬＮＳ２０は、ＬＡＣ１０にユーザ認証失敗の通知を送信し（Ｓ１０８）、このルーチンを終了する。
【００７６】
ユーザ認証に成功した場合、ＬＮＳ２０は、ＬＡＣ１０にサービスＩＤ（サービス種類）の要求パケットを送信し（Ｓ１０９）、ＬＡＣ１０からの応答を待つ（Ｓ１１０）。ＬＡＣ１０からサービスＩＤとユーザＩＤとを含む応答パケットを受信すると、ＬＮＳ２０は、図６のＳＱ２７〜ＳＱ２９に相当する優先度ポイントの取得手順を実行する（Ｓ１１１）。ユーザ管理サーバ７０から優先度ポイントを取得したＬＮＳ２０は、コネクションに割り当てるべき最低保証帯域を決定する（Ｓ１１２）。最低保証帯域は、優先度ポイントに応じて補正されたものであってもよい。
【００７７】
ＬＮＳ２０は、ＩＳＰへの通信回線（ルータ７１との接続回線）の状態から、ステップＳ１１２で決定した最低保証帯域に相当する空き帯域があるか否かを判定する（Ｓ１１３）。空き帯域は、ＩＳＰへの通信回線がもつ帯域の値と、図４に示したセッション管理テーブル４００から判明する設定済みセッションの割当て帯域４０４の総計値との差から判明する。十分な空き帯域が存在した場合は、セッション管理テーブル、通信制御テーブルなどの管理テーブルに新たなセッションに関する制御情報エントリを追加し（Ｓ１１７）、ＬＡＣ１０に帯域優先度通知を送信して（Ｓ１１８）、このルーチンを終了する。
【００７８】
最低保証帯域として必要な空き帯域が存在しなかった場合、既存のコネクションの割当て帯域を各コネクションの優先度ポイントに従って調整する（Ｓ１１４）。この調整は、新たなコネクションが必要とする空き帯域を生み出すために、既存クネクションの帯域を狭めるものであり、例えば、ＷｅｂセッションやＰ２Ｐセッションにように、サービス種別重要度の低いセッションのみを対象として、帯域調整（削減）を行っても良い。また、上記帯域調整は、サービス種別毎に予め指定された帯域下限値を下回らない範囲で行う。
【００７９】
帯域調整の結果を判定し（Ｓ１１５）、必要な空き帯域が確保できない場合、すなわち、新セッションによる通信が不可能と判定された場合は、ＬＮＳ２０は、ＬＡＣ１０にセッション切断を通知し（Ｓ１１６）、このルーチンを終了する。帯域調整の結果、必要な空き帯域が確保できた場合、ＬＮＳ２０は、ステップＳ１１７、Ｓ１１８を実行して、このルーチンを終了する。尚、帯域調整によって新たなセッションの帯域が確保された場合、帯域が変更されたセッションに関して、管理テーブルの更新と、変更後の帯域を示す帯域優先度通知のＬＡＣ１０への送信を行う。
【００８０】
図１１は、ＬＡＣ１０で実行される通信制御ルーチンのフローチャートを示す。
ＬＡＣ１０は、宅内ルータ３０からＰＰＰｏＥパケットの受信（Ｓ２０１）を待っており、ＰＰＰｏＥパケットを受信すると、受信パケットのペイロードからサービス種類を抽出し、これを記憶（Ｓ２０２）した後、図６のＳＱ２〜ＳＱ６に相当するPPPoE Active ステートとLCP negotiationの手順を実行する（Ｓ２０３）。
【００８１】
LCP negotiationが終了すると、ＬＡＣ１０は、宅内ルータ３０からユーザ認証データを取得し（Ｓ２０４）、Ｒａｄｉｕｓサーバ５０からＬＮＳ情報とトンネル認証情報を取得する（Ｓ２０５）。ＬＡＣ１０は、セッション管理テーブル４００から、上記ＬＮＳ情報が示すＬＮＳとの間に既にトンネルが存在するか否かを判定し（Ｓ２０６）、トンネルが確立されていれば、ＬＮＳ２０との間で、図６のＳＱ１９〜ＳＱ２１に相当するセッション設定とユーザ認証の手順（Ｓ２０８）を実行する。トンネルが確立されていなければ、ＬＮＳ２０との間で、図６のＳＱ１１〜ＳＱ１８に相当するトンネル設定手順（Ｓ２０７）を実行した後、セッション設定とユーザ認証の手順（Ｓ２０８）を実行する。
【００８２】
ＬＡＣ１０は、ＬＮＳ２０からのサービスＩＤ要求を受信すると（Ｓ２０９）、ステップＳ２０２で記憶しておいたサービスＩＤとユーザ認証情報が示すユーザＩＤとを含むサービスＩＤ応答パケットをＬＮＳ２０に送信し（Ｓ２１０）、ＬＮＳ２０からの応答を待つ。ＬＮＳ２０から帯域優先度通知パケットを受信すると（Ｓ２１１）、ＬＡＣ１０は、セッション制御テーブル４００および通信制御テーブルにセッション制御情報を設定し（Ｓ２１２）、宅内ルータ３０にセッション情報を通知する（Ｓ２１３）。ＬＮＳ２０からユーザ認証要求に対する応答パケット（ACK）を受信すると（Ｓ２１４）、ＬＡＣ１０は、宅内ルータ３０にユーザ認証応答パケット（PPP CHAP Success）を送信して（Ｓ２１５）、応答パケット（ACK）以外の制御パケットを受信した場合は、その他の処理（Ｓ２１６）を実行して、このルーチンを終了する。
【００８３】
図１２は、宅内ルータ３０で実行される通信制御ルーチンのフローチャートを示す。
宅内ルータ３０は、ユーザ端末からの接続要求の受信時に、ユーザ端末が利用するサービス種類を特定する（Ｓ３０１）。この後、宅内ルータ３０は、ＬＡＣ１０との間で、図６のＳＱ１〜ＳＱ６に相当するPPPoE Active DiscoveryとLCP negotiation手順を実行して（ＳＱ３０２）、ＬＡＣからの認証情報要求の受信を待つ（Ｓ３０３）。宅内ルータ３０からＬＡＣ１０に送信されるPPPoE Active Discoveryパケットには、サービス種類（サービスＩＤ）が含まれている。
【００８４】
ＬＡＣ１０からの認証情報要求（PPP CHAP challenge）を受信すると、宅内ルータ３０は、ユーザ認証情報を含む応答パケット（PPP CHAP response）を送信し（Ｓ３０４）、ＬＡＣ１０からのセッション情報通知を待つ（Ｓ３０５）。尚、ここで必要となるユーザ認証情報は、宅内サーバに予め設定されたものを利用してもよいし、セッション設定の都度、ユーザ端末に問い合わせてもよい。
【００８５】
ＬＡＣ１０からのセッション情報通知を受信すると、宅内サーバ３０は、帯域優先度情報を含むセッション情報を通信制御テーブルに記憶する（Ｓ３０６）。ＬＡＣ１０から認証応答（ACK）を受信すると、宅内サーバ３０は、認証結果を判定し（Ｓ３０８）、通信可能であれば、ＬＡＣ１０との間でＩＰアドレスの取得手順（Ｓ３０９）を実行して、データ通信状態（Ｓ３１０）に移行する。通信不可の場合には、セッション確立処理を中断し、このルーチンを終了する。受信パケットが認証応答でない場合は、その他の処理が実行される（Ｓ３１２）。
【００８６】
図１３は、アクセス網Ｎ１０における本発明による通信シーケンスの第２の実施例を示す。第２実施例は、ＬＡＣ１０とＬＮＳ２０との間にユーザ端末から要求された個々の通信セッションを確立した後、最初のユーザパケットの受信時に、ＬＮＳ２０がセッションへの割当て帯域を決定することを特徴としている。
【００８７】
通信シーケンスＳＱ１〜ＳＱ２４は、図６で説明した第１実施例と同様である。第２実施例では、ＬＮＳ２０は、ユーザ管理サーバ７０からユーザ認証結果を受信した時、ユーザ認証要求に対する応答パケット（ＡＣＫ）をＬＡＣ１０に返送する（ＳＱ３３）。ＬＡＣ１０は、上記応答パケットからユーザ認証に成功したことが判明すると、宅内ルータ３０に、認証応答パケット（PPP CHAP success）を送信する（ＳＱ３４）。
【００８８】
認証応答パケットを受信した宅内ルータ３０は、ＬＮＳ２０にIPCP Configuration-Requestを送出する（ＳＱ３５）。ＬＮＳ２０が、ユーザ端末が使用すべきＩＰアドレスを含むIPCP Configuration-ACKを宅内ルータ３０に送信すると（ＳＱ３６）、通信のための設定手順が終了し、以降、ユーザ端末４０からのユーザパケットの送信（ＳＱ３７）が可能となる。
【００８９】
第２実施例では、ＬＮＳ２０は、ユーザパケットを受信した時、受信パケットのＩＳＰ網への転送（ＳＱ３８）と並行して、受信パケットのセッションに帯域が割当済みか否かを判定する。もし帯域が割り当てられていなければ、受信パケットのヘッダ情報に基づいて、サービス種類とユーザＩＤを特定し（ＳＱ３９）、ユーザ管理サーバ７０にサービス種類とユーザＩＤとを含むConfiguration-requestパケットを送信する（ＳＱ２７）。ユーザ管理サーバ７０は、制御ポリシーテーブル５００から、上記Configuration-requestパケットが示すユーザＩＤとサービス種類との組合せに対応する優先度ポイントを特定し（ＳＱ２８）、この優先度ポイントを示すＡＣＫをＬＮＳ２０に返送する（ＳＱ２９）。
【００９０】
以下、第１実施例と同様に、ＬＮＳ２０が、セッションに割り当てるべき帯域を決定し（ＳＱ３０）、ＬＡＣ１０に帯域優先度通知パケットを送信し（ＳＱ３１）、ＬＡＣ１０が、宅内ルータ３０にセッション情報を通知する（ＳＱ３２）。宅内ルータ３０は、上記通知内容に従って、ユーザ端末からのその後のデータパケットの送出レートを設定する。
【００９１】
図１４と図１５は、受信したユーザパケットからサービス種類とユーザＩＤを特定するために、第２実施例のＬＮＳ２０が備えるフラグテーブル６００とポート番号／サービス種類変換テーブル６１０の１例を示す。
フラグテーブル６００は、トンネルＩＤ６０１、セッションＩＤ６０２と、ユーザＩＤ６０３と、帯域割当てが完了したか否かを示すフラグ６０４との関係を示す複数のテーブルエントリからなっている。フラグテーブル６００は、各入力回線インタフェース２４０のメモリ２４３に形成される。テーブルエントリは、ユーザ認証に成功した時、ＬＮＳ２０の制御部２００で生成して、該当する入力回線インタフェース２４０のフラグテーブル６００に登録される。
【００９２】
ポート番号／サービス種類変換テーブル６１０は、ＴＣＰヘッダの宛先ポート番号の値６１１とサービス種類６１２との対応関係を示している。ポート番号／サービス種類変換テーブル６１０は、制御部２００のメモリ２２０に形成される
各入力回線インタフェースのパケット処理ルーチン２４４は、カプセル化受信パケットのＬ２ＴＰヘッダＨ３から抽出したトンネルＩＤとセッションＩＤを検索キーとして、上記フラグテーブル６００からユーザＩＤ６０３とフラグ６０４を検索する。フラグ６０４が帯域割当て済みを示す「１」状態になっていた場合は、受信パケットからカプセル化ヘッダを除去し、ルーティングテーブルに従って、ＩＰパケットを転送処理する。
【００９３】
もし、フラグ６０４が「０」となっていた場合、パケット処理ルーチン２４４は、受信パケットからカプセル化ヘッダを除去し、ＩＰパケットをルーティング処理すると共に、上記フラグ６０４を「１」に書換え、ＩＰパケット内ＴＣＰヘッダから抽出した宛先ポート番号と、ユーザＩＤテーブル６００から検索されたユーザＩＤとを含む内部制御パケットを生成し、これに制御部２００の識別番号を示す内部ヘッダを付加して、回線相互接続部２６０に出力する。
【００９４】
制御部２００の通信制御ルーチン２２２は、入出力バッファ２３０から上記内部制御パケットを読み出すと、宛先ポート番号と対応するサービス種類をポート番号／サービス種類変換テーブル６１０から検索し、このサービス種類と上記制御パケットが示すユーザＩＤとを含むConfiguration-requestを生成して、ユーザ管理サーバ７０に送信する。通信制御ルーチン２２２は、この後、図１０にステップＳ１１１〜Ｓ１１８で示した動作を実行し、ＬＡＣ１０に帯域優先度を通知する。
【００９５】
尚、各入力インタフェースのメモリ２４３に余裕がある場合は、ポート番号／サービス種類変換テーブル６１０を各入力インタフェース２４０に備えることによって、宛先ポート番号からサービス種類への変換を各入力インタフェースで行い、ユーザＩＤとサービス種類を制御部２００に通知するようにしてもよい。
【００９６】
逆に、メモリ２４３の容量を少なくするために、各入力インタフェースが備えるユーザＩＤテーブル６００からユーザＩＤ６０３を除外し、トンネルＩＤとセッションＩＤとからフラグ６０４の状態のみを判定する簡略化したテーブル構成にしてもよい。この場合、制御部２００のメモリ２２０に、図１４に示した各エントリにユーザＩＤ６０３を含むフラグテーブル６００を用意し、フラグ６０４が「０」の時は、パケット処理ルーチン２４４が、ＩＰパケット内のＴＣＰヘッダが示す宛先ポート番号と、Ｌ２ＴＰヘッダＨ２が示すトンネルＩＤとセッションＩＤとを含む内部制御パケットを生成し、制御部２００側で、トンネルＩＤとセッションＩＤに対応するユーザＩＤを検索する。
【００９７】
第２実施例の変形例として、ＬＮＳ２０からユーザ管理サーバ７０に、宛先ポート番号とユーザＩＤとを含むConfiguration-requestを送信し、ユーザ管理サーバ７０側で、ポート番号／サービス種類変換テーブル６１０を参照して、宛先ポート番号をサービス種類に変換するようにしてもよい。更に他の変形例として、ＬＮＳ２０からユーザ管理サーバ７０に、宛先ポート番号、トンネルＩＤ、セッションＩＤを含むConfiguration-requestを送信し、ユーザ管理サーバ７０側で、宛先ポート番号からサービス種類への変換と、トンネルＩＤ、セッションＩＤからユーザＩＤへの変換を行うようにしてもよい。
【００９８】
第２実施例では、ＬＡＣとＬＮＳとの間にセッションを確立した後、ユーザ端末から最初のユーザパケットが送信された時点で、ＬＮＳ２０が自律的にセッションへの帯域割当てを行うようになっているため、ＰＰＰｏＥパケットによる宅内ルータ３０からＬＡＣ１０へのサービス種類の通知と、ＬＡＣ１０からＬＮＳ２０へのサービス種類およびユーザＩＤの通知は不要となる。従って、ＬＡＣ１０の通信制御ルーチンは、従来の通信制御手順でセッションを確立しておき、ＬＮＳ２０から帯域優先度通知を受信した時点で、図１１に示したセッションへの送信帯域の設定（Ｓ２１２）と、宅内ルータ３０へのセッション情報の通知（Ｓ２１３）を実行すればよい。同様に、宅内ルータ３０も、従来の通信制御手順に従ってセッションを確立しておき、ＬＡＣ１０からセッション情報を受信した時点で、図１２に示した帯域設定（Ｓ３０６）を行えばよい。
【００９９】
上述した第１、第２実施例では、トンネルの出側エッジノードとなるＬＮＳ側で各セッションの帯域優先度を決定する場合について説明したが、本発明の第３の実施例として、ＬＡＣ１０側にもセッション毎の帯域決定機能を備えたネットワークについて説明する。
【０１００】
図１６は、本実施例において、ＬＮＳ２０が備える通信状態管理テーブル７００の１例を示す。
図１６（Ａ）の通信状態管理テーブル７００は、トンネルＩＤ７０１と、セッション数７０２と、割当て帯域７０３との対応関係を示している。ここで、セッション数７０２は、トンネルＩＤ７０１をもつ同一のトンネル内に多重化されたセッションの数を示す。また、割当て帯域７０３は、同一のトンネルを利用するユーザ数に応じて各トンネルに予め割り当てられた帯域を示す。各ＬＡＣが、ＩＳＰ対応の各ＬＮＳとの間に１つのトンネルを形成する場合、上記割当て帯域７０３は、ＬＡＣに収容されたＩＳＰ別のユーザ数に応じて割り当てられた帯域となる。
【０１０１】
本実施例の特徴は、各トンネルで利用可能な最大帯域７０３をＬＮＳ１０側で制御し、セッション毎の帯域割当てを各ＬＡＣで制御することにある。階層化された帯域制御を行うことによって、ユーザ１人当たりの帯域利用率の公平化が可能となる。本実施例は、ユーザ端末がインターネットに常時接続された環境下で、複数ユーザに共通する基本的な通信サービスと、ユーザ別のオプション通信サービスとに分けて帯域契約する場合に有効となる。
図１６（Ｂ）に示す通信状態管理テーブル７００は、図１６（Ａ）のテーブルエントリ項目の他に、利用中のセッションに割り当てられたサービス重要度ポイントの合計値７０４を含んでいる。この通信状態管理テーブル７００は、地域や居住環境によって異なるサービス契約時のユーザ別の重要度ポイントを帯域制御に反映できる。
【０１０２】
図１７は、本実施例において、各ＬＡＣ１０が備えるトンネル／セッション管理テーブル８００の１例を示す。
このテーブル８００は、ＬＡＣが管理するトンネルのＩＤ８０１と、ＬＮＳ２０から各トンネルに割り当てられた利用可能な最大帯域８０２と、各トンネル内に多重化されたセッション毎の情報レコードとからなる。セッション情報レコードは、セッションＩＤ８０３と、サービス種類８０４と、制御ポリシーテーブルに従って各セッションに割り当てられた優先度ポイント８０５と、ＬＡＣ１０が各セッションに割り当てた帯域８０６とを示している。ＬＡＣ１０は、最大帯域８０２の範囲内で、各トンネル内に多重化される複数のセッションに、使用帯域８０６を割り当てることができる。この場合、各セッションへの帯域割当ては、重要度ポイント８０５の値が考慮される。
【０１０３】
図１８は、本実施例でＬＡＣ１０が実行する通信制御のフローチャートを示す。
ＬＡＣの制御部２００は、新規セッションの確立要求時に、図１１で説明した第１実施例と同様のステップＳ２０１〜Ｓ２０５を実行し、Ｒａｄｉｕｓサーバ５０から取得したＬＮＳ情報から、新規セッションの設定対象となるトンネルが既に存在しているか否かを判定する（Ｓ２０６）。既にトンネルが存在する場合は、トンネル／セッション管理テーブル８００を参照し、新たなセッションが利用するサービス種類に応じて決まる最低保証帯域を満たす空き帯域がトンネルに存在するか否かを判定する（Ｓ２２０）。空き帯域は、トンネル／セッション管理テーブル８００が示すトンネル最大帯域８０２の値と、そのトンネルで既に使用中の帯域８０６の合計値との差から判る。
【０１０４】
十分な空き帯域が存在する場合は、セッションに上記最低保証帯域を割当て、トンネル／セッション管理テーブル８００に上記セッションに対応する情報レコードを追加（Ｓ２３０）した後、図１０に示したセッション設定、ユーザ認証手順（Ｓ２０８）以降の手順を実行する。尚、トンネルに十分な空き帯域が残されていた場合、各セッションに最低保証帯域よりも広い帯域を割り当てるようにしてもよい。また、ＬＮＳ２０から帯域優先度通知を受信した時、帯域優先度通知が示す優先度ポイントを上記管理レコードに優先度ポイント８０５として追加する。
【０１０５】
トンネルに新セッションが必要とする空き帯域が存在しない場合は、トンネル／セッション管理テーブル８００が示す当該トンネルに既に設定済みのセッションの割当て帯域（使用帯域８０６）を調整することによって、必要な空き帯域が確保できるか否かを判定する（Ｓ２２１）。各セッションに標準的な最低保証帯域よりも広い帯域が割り当てられていた場合、帯域調整は、全ての情報レコードを対象として、使用帯域が、予めサービス種類に対応して設定された下限閾値よりも狭くならない範囲で行う。高優先度のサービスが標準的な最低保証帯域に達していた場合は、優先度ポイント８０５の値を考慮して、優先度ポイントが低いコネクションを対象として帯域調整する。上記帯域調整によって、必要な空き帯域が確保できた場合は、帯域調整結果をトンネル／セッション管理テーブル８００に反映し（Ｓ２２２）、帯域変更結果を該当する宅内ルータに通知し（Ｓ２２３）、ステップＳ２３０を実行する。
【０１０６】
帯域調整しても必要な空き帯域が確保できない場合は、トンネルＩＤを指定してＬＮＳ２０に割当て帯域の増加を要求し（Ｓ２２４）、ＬＮＳからの応答を待つ（Ｓ２２５）。ＬＮＳから増加した帯域を再割当てされた場合は、ステップ２３０を実行し、そうでない場合は、宅内サーバ３０に通信不可を通知して（Ｓ２２６）、このルーチンを終了する。
【０１０７】
ステップ２０６で、新規セッションの設定対象となるトンネルが存在していなかった場合、ＬＮＳ２０との間でトンネル設定手順を実行し（Ｓ２０７）、その後でステップ２３０を実行する。
【０１０８】
図１９は、本発明による通信帯域制御の第３実施例を説明するためのネットワーク構成の１例を示す。
図１９では、アクセス網Ｎ１０は、宅内ルータ３０−１に接続されたＬＡＣ１０−１と、宅内ルータ３０−２、３０−３、３０−４に接続されたＬＡＣ１０−２と、宅内ルータ３０−５に接続されたＬＡＣ１０−３を含む。ＬＡＣ１０−２は、ＬＮＳ２−１との間にトンネルＴＮ１を確立し、ＬＮＳ２０−２との間にトンネルＴＮ２を確立している。
【０１０９】
ここで、トンネルＴＮ１に宅内ルータ３０−２からＩＳＰ網Ｎ２０に向かうセッションＳＥ１が確立され、トンネルＴＮ２に宅内ルータ３０−３からＩＳＰ網Ｎ３０に向かうセッションＳＥ２が確立された状態で、宅内ルータ３０−４からＩＳＰ網Ｎ２０に向かう新たなセッションＳＥ３の確立要求が発生した場合を考える。
【０１１０】
ＬＡＣ１０−２は、トンネル／セッション管理テーブル８００を参照して、トンネルＴＮ１（ＬＮＳ側の送信帯域）の帯域利用状況を確認し、セッションＳＥ３が必要とする空き帯域が残っている場合、あるいは帯域調整によって必要な空き帯域が確保可能な場合、ＬＮＳ２０−１との間にセッションＳＥ３を確立する。既存のトンネルＴＮ１内で帯域調整による空き帯域確保ができない場合、制御パケットＣ２によって、ＬＮＳ２０−１に既存トンネルＴＮ１への割当て帯域の増加を要求する。
【０１１１】
セッションＳＥ３の設定手順において、ＬＮＳ２０−１は、ＩＳＰ側の回線帯域の利用状況を参照して、新規セッションＳＥ３に帯域を割り当て、必要に応じて既存セッションの帯域再割当てを行い、割り当て結果をＬＡＣに通知する。この場合、帯域と優先度ポイントを帯域優先度としてＬＡＣに通知する。ＬＡＣ側で通信可能と判断される場合でも、ＬＮＳ側の回線状況によっては通信不可能となる場合がある。逆に、ＬＮＳ側に余裕があっても、ＬＡＣ側で帯域不足のため、新規セッションを確立できない場合もある。本実施例では、網設計と帯域優先度の割当てポリシーとを関連付けておくことによって、効率のよい運用が可能となる。
【０１１２】
図２０は、第３実施例を適用したアクセス網に別の例を示す。
図２０では、ボトルネックとなる出側エッジノードのトラフィック負荷を分散するために、アクセス網Ｎ１０とＩＳＰ網Ｎ２０との間に複数のＬＮＳ（２０−１、２０−３）を設置したネットワーク構成となっている。この場合、Ｒａｄｉｕｓサーバ５０は、ＩＳＰ網Ｎ２０と対応するＬＮＳとして、ＬＮＳ２０−１とＬＮＳ２０−３を記憶している。ここで、ＬＡＣ１０−２とＬＮＳ２０−１との間のトンネルＴＮ１に、既に複数のセッション（ＳＥ１、ＳＥ２、・・・）が存在する状態で、宅内ルータ３０−４からＬＡＣ１０−２に新規セッションＳＥｎの設定要求が発生した場合を考える。
【０１１３】
トンネルＴＮ１の割当て帯域が既存のセッションで消費され、ＬＮＳ２０−１からの割当て帯域の増加もできない状態で、上記新規セッションＳＥｎの設定要求が発生した場合、ＬＡＣ１０−２は、Ｒａｄｉｕｓサーバ５０から取得したＬＮＳ情報に従って、ＬＮＳ２０−１に代わるＬＮＳ２０−３との間に新たなトンネルＴＮ２を形成し、新規セッションＳＥｎを設定する。
【０１１４】
以上の第３実施例では、トンネル毎に最大帯域を割り当てておき、各トンネルには、サービス種類に関係なく、最大帯域の範囲内で複数のセッションを多重化したが、例えば、ユーザ重要度、サービス種類など、或るカテゴリ毎に最大帯域を割り当てておき、各ＬＡＣが、新規セッションが該当するカテゴリの最大帯域の範囲内で、セッションへの帯域割当てを制御するようにしてもよい。
【０１１５】
帯域をセッション単位で管理すると、トンネル毎に利用帯域が頻繁に変動する。しかしながら、上述したように、カテゴリ毎あるいはトンネル毎に最大帯域を決めておき、最大帯域の範囲内でセッションを設定することによって、リソースネックとなるＬＮＳの出力回線帯域をユーザ契約内容に応じて有効に利用することが可能となる。
【０１１６】
図２１は、本発明が適用されるネットワーク構成の他の構成例を示す。
図２１に示したネットワークは、複数の私設網Ｎ４１、Ｎ４２、Ｎ４５が、中継網ＮＷ１０で相互接続されている。私設網Ｎ４５は、ホスト計算機２６を有し、私設網Ｎ４１、Ｎ４２に接続された各端末は、中継網ＮＷ１０を介して、上記ホスト計算機２６をアクセスする。この場合、ホスト計算機２６が接続されたエッジ装置２５には、複数端末からのトラフィックが集中するため、上記エッジ装置２５と他の私設網Ｎ４１、Ｎ４２に位置したエッジ装置２１、２２との間には、図１に示したＬＮＳ２０−１とＬＡＣ１０−１，１０−２、１０−３との間と同様の関係がある。
【０１１７】
ここで、中継網ＮＷ１０にインターネット網を利用し、私設網Ｎ４１を送信元網、私設網Ｎ４５を宛先網として、それぞれのエッジ装置（ＥＮ）２１、２５の間にＩＰｓｅｃのトンネルを形成し、私設網Ｎ４１の端末４１−１と私設網Ｎ４５のホスト計算機２６とが暗号化された形で通信する場合を想定する。ＩＰｓｅｃは、インターネットを介してプライベート網を接続するＶＰＮサービスに用いられる。送信元網Ｎ４１のエッジ装置２１は、宛先網のエッジ装置２５の位置を知るため、中継網内ＮＷ１０に位置したＤＮＳ５１に宛先エッジ装置情報を問い合わせる。ＤＮＳ５１は、中継網ＮＷ１０の外、例えば、送信元網Ｎ４１に備えられていてもよい。
【０１１８】
本実施例では、中継網ＮＷ１０がインターネットとなっていることから、セッション設定時に、中継網内のエッジノード１１と１３との間で帯域制御を自由に行うことはできない。しかしながら、ＩＰｓｅｃトンネルの終端側のエッジ装置２５が、中継網ＮＷ側の回線Ｌ２の帯域使用状況に応じてセッション毎に帯域を設定し、これを要求元エッジ装置２１（または２２）に通知することによって、第１実施例と同様の効果が得られる。
【０１１９】
図２２は、図２１に適用された本発明による通信シーケンス図の１例を示す。
端末４１は、ホスト計算機２６との通信に先立って、宛先エッジ装置２５の識別情報と利用サービス種類を指定した要求パケットを送信元エッジ装置２１に送信する（ＳＱ２０１）。上記要求パケットには、送信元端末４１−１の識別子、ユーザＩＤ、パスワードなどのユーザ認証情報も含まれる。
【０１２０】
送信元エッジ装置２１は、受信した要求パケットから宛先エッジ装置２５の識別情報を抽出し、ＤＮＳ５１から宛先エッジ装置２５に関するアドレス等の接続情報を取得する（ＳＱ２０２、ＳＱ２０３）。送信元エッジ装置２１は、ＤＮＳから取得した接続情報に基づいて、中継網を介して、宛先エッジ装置２５との間にトンネルを設定する。具体的には、ＩＫＥ（Internet Key Exchange）フェーズ１に従って、送信元エッジ装置２１からISAKMP SAパラメータを提案し（ＳＱ２０４）、宛先エッジ装置２５で受信側ＳＡパラメータを選択（ＳＱ２０５）ことによって、ＳＡ（Security Association）が行われる。次に、送信元エッジ装置２１から宛先エッジ装置２５に、送信側鍵情報と送信側ＩＤとを暗号化して通知し（ＳＱ２０６）、それに応答して、宛先エッジ装置２５から送信元エッジ装置２１に、受信側の鍵情報とＩＤを暗号化して通知する（ＳＱ２０７）。これによって、送信元エッジ装置２１と宛先エッジ装置２５で鍵情報の共有できる。この後、送信元エッジ装置２１と宛先エッジ装置２５が、それぞれの認証情報を暗号化して通知し合う（ＳＱ２０８、ＳＱ２０９）。これによって、ＩＳＡＫＭＰ  ＳＡが確立される。
【０１２１】
次に、宛先エッジ装置２５が、送信元エッジ装置２１に認証情報を要求し（ＳＱ２１０）、送信元エッジ装置２１が、ユーザ認証情報とサービス内容を返送する（ＳＱ２１１）。宛先エッジ装置２５は、受信したユーザ認証情報を含むAccess-requestを認証サーバ２７に送信し（ＳＱ２１２）、認証結果を待つ。認証サーバ２７は、ユーザ認証情報が示すユーザＩＤとパスワードの関係をチェックし（ＳＱ２１３）、ユーザ認証結果を示すAccess-acceptをエッジ装置２５に通知する（ＳＱ２１４）。
【０１２２】
宛先エッジ装置２５は、受信した認証結果を送信元エッジ装置２１に転送する（ＳＱ２１５）。これに応答して、送信元エッジ装置２１が確認メッセージ（ACK）を返す（ＳＱ２１６）。本実施例では、この後、宛先エッジ装置２５が、送信元エッジ装置２１にサービス種類（サービス識別子）の送信を要求し（ＳＱ２１７）、送信元エッジ装置２１が、宛先エッジ装置２５にサービス種類を通知する（ＳＱ２１８）。宛先エッジ装置２５は、受信したサービス種類と、ユーザ認証情報から既知となっているユーザＩＤとを含むConfiguration-requestを認証サーバ２７に送信する（ＳＱ２１９）。認証サーバ２７は、第１実施例と同様、制御ポリシーテーブルに従って、ユーザ（セッション）に割り当てるべき優先度ポイントを決定し（ＳＱ２２０）、これを宛先エッジ装置２５に通知する（ＳＱ２２１）。
【０１２３】
宛先エッジ装置２５は、サービス種類と優先度ポイントに従ってコネクションに割り当てるべき帯域を決定する（ＳＱ２２２）。帯域の決定には、第１実施例と同様、自装置の送出側回線、この例では、回線Ｌ２における帯域の使用状況が参照される。宛先エッジ装置２５が、決定した帯域優先度を含むセッション制御情報を送信元エッジ装置２１に通知（ＳＱ２２３）すると、送信元エッジ装置２１は、受信応答（ACK）を返送する（ＳＱ２２４）。
【０１２４】
中継網ＮＷ１０でユーザパケットを中継するために必要なＩＰアドレスが未定の場合、この後、ＩＰアドレス割当が行われ（ＳＱ２２５、ＳＱ２２６）、ＩＫＥフェーズ２でＩＰｓｅｃの設定に移る。このＩＰｓｅｃ設定は、トンネル内での個々のセッションの設定に相当するもので、送信元エッジ装置２１から宛先エッジ装置２５に、IPsec SAパラメータを提案し（ＳＱ２２７）、宛先エッジ装置２５が、IPsec SAパラメータの選択結果を送信元エッジ装置２１に返送する（ＳＱ２２８）。次に、ISAKMP SAを利用して、送信側の鍵情報、送信側クライアントＩＤ、受信側クライアントＩＤが暗号化して交換され（ＳＱ２２９）、選択されたパラメータに基づいてＳＡが確立され、通信が開始される。
【０１２５】
ここでは、第１実施例と同様、通信に先ってセッションに帯域を決定する場合について説明したが、ＩＰｓｅｃのように暗号化して通信する場合に、第２実施例のように、通信を開始した後に各セッションの帯域を決定するようにしてもよい。
【０１２６】
上述した実施例では、通信に先立ってセッションに帯域を決定する場合、ＬＡＣまたは送信元エッジ装置が、ＬＮＳまたが宛先エッジ装置からの送信要求に応答して、セッションで利用するサービスの種類を通知したが、サービス種類の通知は、上記送信要求の直前にＬＡＣまたは送信元エッジ装置から送信されるメッセージに含めて、ＬＮＳまたが宛先エッジ装置に通知するようにしてもよい。
【０１２７】
また、図２１に示した中継網ＮＷ１０において、パケット転送プロトコルとして、ＩＰｖ４網、ＩＰｖ６網の接続に用いられるIP over IPのトンネリング技術を適用してもよい。本発明は、中継網ＮＷ１０をＭＰＬＳルータで構成し、ＭＰＬＳのラベルスイッチングを用いたパケット中継にも適用できる。
【０１２８】
本発明は、中継網ＮＷ１０内でＬ２フレームをカプセリングした形で転送する広域イーサネットサービスに適用も可能であり、適用プロトコルは、実施例に示したプロトコルに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明が適用されるアクセス網の構成と動作の１例を説明するための図。
【図２】図１におけるＬＮＳ２０の装置構成の１例を示す図。
【図３】図１における宅内ルータ３０の装置構成の１例を示す図。
【図４】ＬＡＣ１０およびＬＮＳ２０が備えるセッション管理テーブル６００の１例を示す図。
【図５】ユーザ管理サーバ７０が備える制御ポリシーテーブルの１例を示す図。
【図６】図１のネットワークにおける本発明による通信帯域制御の第１の実施例を示すシーケンス図。
【図７】宅内ルータ３０からＬＡＣ１０に送信されるＰＰＰｏＥパケットの１例を示す図。
【図８】アクセス網Ｎ１０内で通信されるカプセル化パケットのフォーマットの１例を示す図。
【図９】ＬＮＳ２０からＬＡＣ１０に送信される帯域優先度通知用制御パケットのフォーマットの１例を示す図。
【図１０】本発明の第１実施例でＬＮＳ２０が実行する通信制御ルーチンのフローチャート。
【図１１】本発明の第１実施例でＬＡＣ１０が実行する通信制御ルーチンのフローチャート。
【図１２】本発明の第１実施例で宅内ルータ３０が実行する通信制御ルーチンのフローチャート。
【図１３】図１のネットワークにおける本発明による通信帯域制御の第２の実施例を示すシーケンス図。
【図１４】第２実施例でＬＮＳ２０が備えるフラグテーブル６００の１例を示す図。
【図１５】第２実施例でＬＮＳ２０が備えるポート番号／サービス種類変換テーブル６１０の１例を示す図。
【図１６】本発明の第３実施例においてＬＮＳ２０が備える通信状態管理テーブル７００の１例を示す図。
【図１７】第３実施例でＬＡＣ１０が備えるトンネル／セッション管理テーブルの１例を示す図。
【図１８】第３実施例のＬＡＣ１０が実行する通信制御ルーチンの１例を示すフローチャート。
【図１９】本発明による通信帯域制御の第３実施例を説明するためのネットワーク構成図。
【図２０】本発明による通信帯域制御の第３実施例を説明するための別のネットワーク構成図。
【図２１】本発明による通信帯域制御が適用される更に他のネットワーク構成を示す図。
【図２２】図２１のネットワークに適用される通信シーケンスの１例を示す図。
【符号の説明】
【０１３０】
Ｎ１０：アクセスネットワーク、Ｎ２０：ＩＳＰ網、ＮＷ：インターネット、ＮＷ１０：中継網、Ｎ４１〜Ｎ４５：私設網、１０：ＬＮＳ、２０：ＬＡＣ、３０：宅内ルータ、２６：ホスト計算機、２７：認証サーバ、４０〜４２：ユーザ端末、５０：認証サーバ、７０：ユーザ管理サーバ、７１：ルータ、２００：制御部、２４０：入力回線インタフェース部、２５０：出力回線インタフェース部、２６０：回線相互接続部、４００：セッション管理テーブル、５００：制御ポリシーテーブル、６００：フラグテーブル、６１０：ポート番号／サービス種類変換テーブル、７００：通信状態管理テーブル、８００：トンネル／セッション管理テーブル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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